đồ án đồ án kỹ thuật mạch mạch khuyết đại công suất dạng ocl

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 1 -


LỜI MỞ ĐẦU
Ngành Điện tử Viễn thông là một trong những ngành quan trọng và mang
tính quyết định cho sự phát triển của một quốc gia. Sự phát triển nhanh chóng
của Khoa học – Công nghệ làm cho ngành Điện tử Viễn thông ngày càng phát
triển và đạt được nhiều thành tựu mới. Nhu cầu con người ngày càng cao là điều
kiện thuận lợi cho ngành Điện tử Viễn thông phải không ngừng phát minh ra các
sản phẩm mới có tình ứng dụng cao, sản phẩm đa tính năng…Nhưng một điều
căn bản là các sản phẩm đó đều bắt nguồn từ những linh kiện: R, L, C, Diode,
BJT…mà nền tảng là môn Cấu kiện điện tử.
Hiện nay, nước ta có rất nhiều loại máy khuyết đại âm thanh trên thị
trường. mà tầng khuyết đại công suất được thiết kế từ các mạch như: mạch
khuyết đại OTL, mạch khuyết đại OCL…Nhưng phổ biến nhất là loại mạch
khuyết đại OCL. Bởi vì dạng mạch này có ưu điểm về: hiệu suất, hệ số sử dụng
BJT công suất, độ lợi băng thông, biên độ tín hiệu ra…Chính vì thế mà chúng
em chọn mạch khuyết đại công suất dạng OCL làm đồ án môn học.
Qua nỗ lục nghiên cứu, tìm hiểu của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận
tình của thầy giáo mà em đã hoàn thành đồ án này.
Với khoảng thời gian có hạn cũng như trình độ kiến thức của em còn hạn
chế nên em tin chắc ràng hệ thống hoạt động chưa được tối ưu và không tránh
khỏi những thiếu sót. Em kính mong thầy thông cảm giúp đỡ và chỉ bảo thêm
cho em những kinh nghiệm. Em xin chân thành cảm ơn.

Đà Nẵng, ngày 1 tháng 5 năm 2010

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 2 -


MỤC LỤC

Phần A: Lý Thuyết
Chương I Đại cương về BJT 3
Chương II Các tầng khuyếch đại tín hiệu nhỏ 11
Chương III Diode bán dẫn 16
Chương IV Hồi tiếp 20
Chương V Khuyếch đại công suất 25

Phần B: Tính toán
Phần I Tính toán nguồn 38
Phần II Tính toán tầng công suất 39
Phần III Tính tầng lái 41
Phần IV Tính toán và chọn tụ C
2
, C
3
, C
4
, C
5
44
Phần V Tính hệ số khuyết đại toàn mạch 45
Phần VI Tính mạch bảo vệ 46
Phần VII Kiểm tra độ méo phi tuyến 48

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 3 -


B
E
C
E
E
B
C
E
Phần A: LÝ THUYẾT

Chương I: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC
1. Cấu tạo và cách mắc
1.1 Cấu tạo.
Transistor là dụng cụ bán dẫn có hai tiếp giáp p-n và 3 điện cực được đưa ra từ
3 miền.
Miền Emiter, miền này có nồng độ tạp chất lớn nhất, điện cực đưa ra từ miền
này gọi là cực Emitter (cực phát), ký hiệu là E.
Miền Base, miền này có nồng độ tạp chất nhỏ nhất, điện cực đưa ra từ miền này

gọi là cực Base (cực gốc), ký hiệu là B.
Miền Collecter, miền này có nồng độ tạp chất trung bình, điện cực đưa ra từ
miền này gọi là cực Colectter(cực thu), ký hiệu là C.
Tuỳ theo trình tự sắp xếp các miền p và n mà ta có transistor loại npn hay loại
pnp.




Ký hiệu:







1.2 Các cách mắc Transistor:
Có ba cách mắc Transistor là:
 Emiter chung, ký hiệu là EC.
 Base chung, ký hiệu là BC.
 Collecter chung, ký hiệu là CC.
n p n
p n p
B
B
C E C E
Đồ án kỹ thuật mạch

SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 4 -


C



2. Các chế độ làm việc:
Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà ta chọn chế độ làm việc thích hợp cho Transistor
2.1. Chế độ khuếch đại.
Để BJT làm việc ở chế độ khuếch đại thì J
E
phải được phân cực thuận còn J
c

được phân cực nghịch cho cả hai loại BJT npn và pnp.
Hệ thức liên hệ giữa các dòng điện:
CBE
III


(1)
Hệ số truyền đạt dòng base-chung thuận:
E
C
I
I


(2)

Hệ số khuếch đại dòng Emitter-chung thuận:

B
C
I
I


(3)
Từ (1),(2) và (3) ta có:





1
hay
1





Chế độ này được sử dụng nhiều nhất trong kỹ thuật mạch tương tự.
2.2 Chế độ bão hoà.
Các tiếp xúc cực phát (J
E
) và tiếp xúc cực thu (J
C
) đều được phân cực thuận.

Dòng ngõ ra của BJT ở chế độ bão hoà giảm hơn so với ở chế độ khuếch đại và dòng
ra bão hoà thoả mãn I
CBbh
< βI
E
và I
CEbh
< I
B
cho cách mắc EC và BC.
2.3 Chế độ ngưng dẫn.
Các tiếp xúc J
E
và J
C
đều phân cực nghịch, dòng qua chỉ có dòng ngược qua
tiếp xúc cực thu. Do phân cực nghịch cả hai tiếp giáp nên điện trở của BJT ở chế độ
ngưng dẫn tăng đáng kể và điện áp hoạt động lớn.

Ur

B

C

Ur Uv

B

E

C

Ur

Uv

B

E

E

B

V
B
V
CC
I
E

I
C
I

n

p

n

CC
EC

BC
Uv

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 5 -


3. Các đặc tuyến Volt - Ampe.
3.1. Cách mắc EC.
a. Đặc tuyến ngõ vào :





3.2. Cách mắc BC.
a. Đặc tuyến ngõ vào :

3.3. Cách mắc CC.
Sơ đồ BJT mắch EC
U
BE
(V)

U
CE
=0

U
CE
<0

I
B
(A
)

I
B
=100

A
I
B
=80

A
I
B
=60

A
I
B
=40

A
I
B
=20

A
I
B
=0


A
U
v
U
r

I
E
(mA
)

Đặc tuyến vào của BJT-BC
I
E
(mA)

U
CB
(V)

U
BE
(V)



Đặc tuyến vào của BJT mắc EC

I
E
=1

A
I
E
=2

A
I
E
=4

A
I
E
=3

A

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 6 -


t
2
=50

0
C

t
1
=25
0
C

I
C0
I
C


U
BE


I
C

U
BE
U
BE0
0

a. Đặc tuyến ngõ vào:

4. Dòng bão hoà ngược và ổn định nhiệt điểm công tác của Transistor.
4.1. Dòng bão hoà ngược.
Do tiếp giáp Jc phân cực ngược nên tồn tại dòng bão
hoà ngược I
CB0
, dòng I
CB0
phụ thuộc nhiều vào
nhiệt độ.
I
c
= I
E
+ I
CB0
= ( I
B
+ I
C
) + I
CB0

 (1 -  ) I
C
=  I
B
+ I
CB0

 I
C
= I
B
+ ( 1 +  ) I
CB0

4.2. Ổn định nhiệt điểm công tác của
Transistor.
Sự biến thiên nhiệt độ ảnh hưởng đến các
tham số của Transistor. Chịu ảnh hưởng nhiều nhất là
điện áp Emitter – Base và dòng ngược I
CB0
.
Khi I
CB0
tăng thì I
C
tăng, mật độ các hạt dẫn qua chuyển tiếp Colectter tăng, dẫn
đến sự và chạm giữa các hạt với mạng tinh thể tăng làm cho nhiệt độ tăng và I
CB0
tăng.
Như vậy, chu kỳ cứ lặp lại làm cho dòng I
C
và nhiệt độ Transistor tăng mãi. Hiện
tượng này gọi là hiện tượng hiệu ứng quá nhiệt. Hiện tượng này làm thay đổi điểm
công tác tinh, nếukhông có biện pháp khắc phục có thể làm hỏng Transistor.
Khi nhiệt độ thay đổi, U
BE
cũng thay đổi dẫn đến dòng I

C
thay đổi làm thay đổi
điểm công tác tĩnh.Tuy nhiên, ở điều kiện thường, I
CB0
ảnh hưởng nhiều hơn so với
UBE. Như vậy, khi nói đến ảnh hưởng của nhiệt độ, ta thường quan tâm đến dòng I
CB0
.
U
BC
(V)

I
B
(

A
)

Sơ đồ BJT mắc CC


U
BC
(V)<0
Đặc tuyến vào mắc CC



Ảnh

hưởng của nhiệt độ

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 7 -


+
Ub
Rc
Vcc
Rb
IbIb
Đối với Transistor Silíc, dòng I
CB0
tăng nhanh hơn theo nhiệt độ nhưng giá trị
tuyệt đối lại nhỏ hơn so với Transistor Gecmani ở cùng nhiệt độ. Do đó với Transistor
Si có thể bỏ qua I
CB0
.Vì thế để đảm bảo cho mạch điện ổn định, đặc biệt ở nhiệt độ
cao, hay dùng Transistor Si, lúc này cần quan tâm đến ảnh
hưởng của (V
BE
).
Điện áp trôi (V
BE
)có thể do sự biến đổi của nhiệt
độ gây ra, cũng có thể do tạp tán của tham số Transistor

gây ra.
Nếu I
E
= const và nhiệt độ mặt ghép thay đổi lượng
t thì đặc tuyến I
C
= f(V
BE
) của Transistor Si và Ge sẽ tịnh
tiến song song với trục tung một lượng là 2,5(t (mV/0C).
Hệ số ổn định nhiệt của Transistor:
S càng nhỏ mạch càng ổn định
Ta có: IC = βIB + ( 1 + β)I
CB0
 I
C
=  I
B
+ (1 +  ) I
CB0


 
C
CB
C
B
I
I
I

I






0
11



C
B
C
CB
I
I
I
I
S











1
1
0

5. Phân cực cho Transistor.
5.1. Phân cực Transistor bằng dòng cố định.
Ta có:
B
BEB
BC
R
UU
II




U
CE
= U
CC
- I
C
R
C












1
1
1
0
C
B
C
B
C
B
I
I
S
dI
dI
I
I

Như vậy, hệ số ổn định nhiệt phụ thuộc vào hệ số khuếch đại điện áp của
Transistor thường lớn nên hệ số S của mạch này khá lớn do đó ổn định nhiệt kém.
5.2. Phân cực cho Transistor bằng điện áp phản hồi.
Ta có: U
CC

= (I
C
+ I
B
) R
C
+ I
B
R
B
+ U
BE

U
CC
= I
B
[(1 +  ) R
C
+ R
B
] + U
BE
I
C
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 8 -

Rc
Vcc
Rb
IbIb
Vcc
R2
R1
Rc
Re
Ib
Re
+
Ub
Rc
Vcc
Rb
Ie
Ib
=>
 
BC
BECC
B
RR
UU
I





1

I
C
= I
B
=
 
BC
BECC
RR
UU



1

U
CE
= U
CC
- (I
B
+ I
C
) R
C

Hệ số ổn định nhiệt :

Ta có: U
CC
= (I
B
+I
B
)R
C
+ I
B
R
B
+ U
BE

U
CC
= (R
C
+ R
B
)I
B
+ I
C
R
C
+ U
BE

=> I
B
=
BEC
BECC
C
BC
C
RR
UU
I
RR
R






=>
`
BC
C
C
B
C
B
RR
R
dI

dI
I
I





Nếu R
C
>> R
B
thì S 1
Vậy : điện áp phản hồi qua điện trở RB trong mạch phân cực làm tăng độ ổn
định nhiệt, đồng thời làm giảm hệ số khuếch đại tín hiệu xoay chiều. Ta thấy rằng,
không thể nâng độ ổn định nhiệt lên cao vì điểm công tác tĩnh và độ ổn định nhiệt độ
của mạch phụ thuộc lẫn nhau.
5.3. Phân cực Transistor bằng dòng Emiter.











Áp dụng định lý Thevenin và Norton ta biến đổi mạch điện Hình a thành mạch

điện Hình b.Trong đó, R
B
và U
B
được xác định như sau:

21
2
.
RR
RV
U
CC
B


21
21
.
RR
RR
R
B



Ta có: U
B
= I
b

R
C
+ I
E
R
E
+ U
BE

=>
 
BE
BEB
B
RR
UU
I




1

Hình
a

I
C
Hình
b

Ic

+I
B
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 9 -


I
C
= I
B
=
 
BE
BEB
RR
UU




1

U
CC
= I

C
R
C
+ I
E
R
E
+ U
CE

Coi I
C
 I
E
:
=> U
CC
= I
C
(

R
C
+ R
E
)

+ U
CE
=> U

CE
= U
cc
- I
C
(R
C
+ R
E
)
Hệ số ổn định nhiệt:
Ta có: U
B
= I
B
R
B
+ I
E
R
E
+ U
BE

U
B
= I
B
(R
B

+R
E
) + U
BE
+ I
C
R
E

=> I
B
=
EC
BECC
C
BE
E
RR
UU
I
RR
R






=>
BE

E
C
B
C
B
RR
R
dI
dI
I
I





=>
BE
E
RR
R
S






1
1

Nếu R
E
>> R
B
thì S 1
Như vậy, để mạch ổn định phải thiết kế sao cho R
E
càng lớn càng tốt. Nhưng
nếu R
E
quá lớn sẽ làm tăng phản hồi âm, do đó làm giảm tín hiệu xoay chiều của
mạch. Để khắc phục, ta mắc song song R
E
với một tụ điện C
E
có trị số đủ lớn dể sao
cho đối với tín hiệu xoay chiều thì trở kháng của nó gần như bằng 0, còn đối với tín
hiệu xoay chiều thì xem như hở mạch.
Ưu điểm của mạch phân cực bằng dòng Emiter đó là hệ số ổn định nhiệt không
phụ thuộc vào điện trở R
C
, nghĩa là không phụ thuộc điểm công tác.
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 10 -


Vcc

Ur
+
-
Un
Rn
C1
R2
R1
Rt
C2
CeRe
Rc
B
Rc
rcrb
Ur
Rt
re
E
+
-
En
Rn

Chương II: CÁC TẦNG KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

1. Mạch khuếch đại EC.
R
1
,R

2
: Điện trở phân cực cho BJT.
R
C
: Điện trở tải cực C của BJT.
R
e
: Điện trở ổn định nhiệt.
R
t
: Điện trở tải.
R
n
: Nội trở nguồn tín hiệu.
U
n
: Nguồn tín hiệu.
C
e
: Tụ thoát xoay chiều.
C
1
: Tụ liên lạc ngõ vào.
C
2
: Tụ liên lạc ngõ ra.

1.1. Trở kháng vào của Transistor (rv) và mạch EC (Rv).
R
V
= R
1
// R
2
// r
V
.

Ta có: U
1
= i
b
r
b
+ i
e
r
e
= i

b
[ r
b
+ (1 + β) r
e
]
=> r
v
= r
b
+ (1+ ) r
e
1.2. Hệ số khuếch đại dòng điện của mạch (K
i
).

c
i
t
i
b
i
c
i
v
i
b
i
v
i

t
i
i
K 
Ta có: i
V
.R
V
= i
V
.r
V

i
c
=.i
b


=>


b
i
c
i

i
e

Sơ đồ mạch EC
Sơ đồ tương đương
U
1

i
b
R
v
r
v
i
v

i
t

i
c
R
1
//R
2

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 11 -

C2
Ucc
Rc
R1
Ur
R3
1k
Cb
R2
+
-
Un
Rn
C1
Re
Re
Rc
rcre
Ur
Rt
rb
B
+
-
En
Rn
B
Sơ đồ mạch BC
i

T
.R
T
=i
C
(R
C
//R
T
) =>
t
R
t
R
c
R
c
i
t
i
//



1.3. Hệ số khuếch đại điện áp (K
u
).

 
vn

t
i
vnv
tt
n
r
u
RR
R
K
RRi
Ri
U
U
K




.

1.4. Hệ số khuếch đại công suất (K
p
).
K
P
= K
u
.K
I

1.5. Trở kháng ra của mạch khuếch đại (Z
r
).
Khi hở mạch R
t
, , Z
r
= r
ce
// R
c
do r
ce
>> R
c
=> Z
r
= R
C
.
1.6. Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu vào làm i
b
tăng -> i
c
tăng -> U
C
giảm -> tín
hiệu ra giảm.
Ở bán kỳ âm (-) của tín hiệu vào làm i

b
giảm -> i
c
giảm
->
U
C
tăng -> tín hiệu ra
tăng.
Vậy, với mạch EC thì tín hiệu vào và tín hiệu ra nghịch pha nhau.
2. Mạch khuếch đại BC.


2.1. Trở kháng vào của Transistor (r
V
) và mạch khuếch đại (R
V
)


Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 12 -


Vcc
Ur
+
-

Un
Rn
C1
R2
R1
Rt
C2
Re
R
v
= R
e
// r
v.
Ta có: U
1
= i
e
r
e
+ i
b
r
b
=i
e
(r
e
+


1
b
r
)
 r
v
=r
e
+

1
b
r

2.2. Hệ số khuếch đại dòng điện (K
i
).

t
tc
v
v
i
R
RR
r
R
K
//



, K
i
< 1.
2.3. Hệ số khuếch đại điện áp (K
u
).

vn
tc
v
v
u
RR
RR
r
R
K


//



2.4. Hệ số khuếch đại công suất.
K
p
= K
i

.K
u
.
2.5. Trở kháng ra của mạch khuếch đại (Z
r
).
Khi không có tải R
t
thì Z
r
= r
r
// R
c
( R
c
với >> R
c
.
2.6. Quan hệ giữa tính hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương của tín hiệu vào làm i
e
giảm -> i
c
giảm -> U
c
tăng -> tín hiệu ra
tăng.
Ở bán kỳ âm của tín hiệu vào làm i
e

tăng -> i
c
tăng -> U
c
giảm -> tín hiệu ra
giảm .
Vậy, với mạch BC thì tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau.
3. Mạch khuếch đại CC.



i
v

v

Sơ đồ mạch CC

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 13 -


Re
rc
rb
Ur
Rt
re

+
-
En
Rn
rb



3.1. Trở kháng vào của Transistor (r
V
) và mạch khuếch đại (R
V
)
R
v
= R
1
//R
2
//r
v

Ta có:


  
 
teebb
teteebb
RRrriU

RRiririU
//1
//
1
1






 r
v
= r
b
+ (1+)(r
e
+R
e
//R
t
)
3.2. Hệ số khuếch đại dòng điện của mạch (K
i
).

 
t
tc
v

v
i
R
RR
r
R
K
//
.1.



3.2. Hệ số khuếch đại điện áp của mạch (K
u
).

 
vn
te
v
v
u
RR
RR
r
R
K


//

.1.

, K
u
< 1.
3.4. Hệ số khuếch đại công suất của mạch (K
p
).
K
P
= K
i
.K
u

3.5. Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra.
Ở bán kỳ dương (+) của tín hiệu và làm dòng i
b
tăng -> i
e
tăng -> U
e
tăng -> tín
hiệu ra tăng.
Ở bán kỳ âm (-) của tín hiệu và làm dòng i
b
giảm -> i
e
giảm -> U
e

giảm -> tín
hiệu ra giảm.
Vậy, tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau.
4. Nhận xét.
Tham số BC EC CC
K
i
Nhỏ(0.98) Lớn(-47.2) Lớn(48.2)

i
b

i
b


U
1

r
v

R
v

R
1
//R
2

Sơ đồ tương đương
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 14 -


K
u
Lớn(72) Lớn(-72) Nhỏ(0.99)
Z
in
Nhỏ(20.4) Trung bình (986) Lớn(73K)
Z
out
Lớn(1.03M) Trung bình(52.6K) Nhỏ(32)
Z
L
//Z
out
1.5K 1.46K 31

Mạch EC có Ku, Ki lớn nên Kp lớn, do đó được dùng trong các mạch khuếch
đại công suất .Trở kháng vào và trở kháng ra trung bình nên tiện lợi cho việc ghép với
tải và nguồn tín hiệu .
Mạch CC có trở kháng vào lớn nên thường dùng để lăm mạch phối hợp trở
kháng.
Mạch BC và EC có hồi tiếp âm qua điện trở Re nên thường được dùng làm
nguồn dòng, còn mạch CC thường được dùng làm nguồn áp.
Ở tần số cao thì mạch BC có nhiều ưu điểm hơn so với mạch EC và CC.

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 15 -


K
A

Chương III DIODE BÁN DẪN.
1. Cấu tạo.
Diode bán dẫn là dụng cụ bán dẫn có một tiếp giáp p-n và hai điện cực đưa ra từ
hai miền.
Điện cực đưa ra từ miền bán dẫn p là điện cực Anod.
Điện cực đưa ra từ miền bán dẫn n là điện cực Katod.
Ký hiệu:



2. Phân cực và đặc tuyến tĩnh của Diode.
Quan hệ giữa dòng điện đi qua diode và điện áp đặt trên Anod và Katod được
tính bằng biểu thức sau :
















 11
kT
qV
S
V
V
S
eIeII
T











Trong đó: I : dòng qua diode

I
S
: dòng bão hoà ngược.
V
AK
: điện áp đặt giữa hai cực diode.
V
T=
26 mV : áp nhiệt. K=1,381.1023J/K, q=1,6.10
-19
C
Phần dòng thuận: khi điện áp thuận tương đối nhỏ,điện trường trong vẫn đáng
kể so với điện trường ngoài, mà điện trường trong ngăn trở dòng khuếch tán nên dòng
điện thuận rất nhỏ.Khi điện áp thuận vượt quá giá trị V được gọi là điện áp mở, phụ
thuộc vào nhiệt độ và vật liệu bán dẫn.
 Bán dẫn Si : V( =0.7 V)
p n
I
U

U
AK
K
A
V
dt
Dòng
nghịch

Dòng thuận

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 16 -


R
D
R
D
Hình b
b

V
i
t

 Bán dẫn Ge : V(=0.3 V)
Thì điện trường trong bị khử bởi điện trường ngoài, điện trở của diode rất nhỏ,
dòng điện thuận tăng nhanh theo điện áp.
Phần dòng nghịch: Khi đặt điện áp nghịch lên diode, dòng điện nghịch rất bé.
Dòng này tăng theo nhiệt độ, trong một giới hạn nhất định của điện áp thì không phụ
thuộc vào điện áp.
Hiện tượng đánh thủng: đánh thủng diode có hai dạng cơ bản
 Đánh thủng điện là sự tăng đột ngột lượng hạt dẫn qua tiếp giáp p-n do
tác dụng của điện trường mạnh lên các nguyên tử của tinh thể.
 Đánh thủng nhiệt xảy ra khi tiếp giáp bị đốt nóng quá giới hạn cho phép.
3. Đặc tính đóng mở của diode bán dẫn.

Khi điện áp vào V
i
biến đổi từ +V
1
đến -V
1
, nếu diode là khoá đóng mở lý
tưởng, thì dạng sóng dòng điện qua tải RL có dạng Hình b. Dòng thuận bằng, dòng
nghịch gần bằng 0.
Hình c biểu thị dòng điện thực tế. Dòng thuận bằng, dòng nghịch có đột biến ,
chỉ sau thời gian phục hồi nghịch tre thì diode mới tiến đến trạng thái ngắt mạch, dòng
điện xấp xỉ 0. Vì vậy, nếu tần số điện áp vào V
i
rất cao sao cho nữa chu kỳ âm của V
i

bé hơn thời gian r
e
thi diode không còn tác dụng dẫn điện một chiều nữa.
4. Các tham số cơ bản của diode bán dẫn.
-
V
2
V
i

i

V
D
Hình a
C2

C1

C
5
t
r
t
S
t
re
Hình c
c

I
RL
V
2
/R
L
V
1
/R
L
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 17 -


4.1. Dòng chỉnh lưu trung bình cực đại IF.
Đó là dòng diện thuận trung bình cực đại cho phép chạy qua diode trong thời
gian sử dụng lâu dài, được xác định bởi điện tích chuyển tiếp p-n và điều kiện toả
nhiệt. Ta cần chú ý điều kiện toà nhiệt và bảo đảm dòng điện trung bình nhỏ hơn IF để
diode khỏi hỏng.
4.2. Điện áp nghịch cực đại V
ĐT
.
Nếu điện áp nghịch đặt vào diode đạt đến V
ĐT
thì dòng điện nghịch tăng nhanh,
tính dẫn điện một chiều của diode bị phá hỏng, làm hỏng diode.
4.3. Dòng điện nghịch I

R
.
Đó là trị số dòng điện nghịch cực đại khi diode còn chưa bi đánh thủng, IR càng
nhỏ thì tính dẫn diện một chiều càng tốt.I
R
phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ .
4.4. Tần số công tác.
Điện dung chuyển tiếp p-n và điện dung khuếch tán của diode là yếu tố chủ yếu
giới hạn tần số công tác, khi tần số vượt qua giới hạn này thì diode không thể hiện tính
năng dẫn điện một chiều nữa.
4.5. Thời gian phục hồi nghịch t
rr
.
Thời gian t
rr
được đo trong các điều kiện qui định về phụ tải, dòng điện thuận,
dòng điện nghịch tức thời cực đại.
t
rr
= t
S
+t
r
Với: t
S
: thời gian lưu giữ
t
r
: thời gian chuyển tiếp
4.6. Điện dung tiếp giáp p-n.

Giá trị điện dung này bao gồm điện dung khuếch tán và điện dung chuyển tiếp.
Điện dung khuếch tán (điện dung tiếp giáp khi diode phân cực thuận):

T
TD
T
TSD
D
D
D
V
vi
V
Ii
dv
dQ
C 



)(

Trong đó : ح
T :
gọi là thời gian chuyển tiếp.
V
T
: Điện áp nhiệt
I
S

: dòng bão hoà ngựơc


Điện dung chuyển tiếp (điện dung tiếp giáp khi diode phân cực ngược):
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 18 -



j
R
j
R
n
j
v
C
dv
dQ
C



1
0

Với : điện dung tiếp giáp khi phân cực 0 của diode.
Trong đó: A : tiết diện của tiếp giáp p - n.

Chương IV HỒI TIẾP
Hồi tiếp là lấy một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) của mạng 4 cực
tích cực đưa trở về đầu vào thông qua một mạng 4 cực gọi là mạng hồi tiếp. Người ta
chia hồi tiếp thành hai loại là hồi tiếp âm và hồi tiếp dương. Hồi tiếp đòng vai trò rất
quan trọng trong kỹ thuật mạch tương tự. Cho phép thay đổi tính chất của bộ khuếch
đại, nâng cao chất lượng của bộ khuếch đại .
Hồi tiếp có hai loại:
+ Hồi tiếp âm có tín hiệu hồi tiếp ngược pha tín hiệu vào nên làm giảm tín
hiệu vào.Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định chế độ công tác, hồi tiếp âm
xoay chiều dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.
+ Hồi tiếp dương có tín hiệu hồi tiếp đồng pha tín hiệu vào nên làm mạnh tín
hiệu vào. Hồi tiếp dương thường làm cho khuếch đại mất ổn định nên thường được sử
dụng để tạo dao động.
Phân loại mạch hồi tiếp:
 Hồi tiếp nối tiếp điện áp: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp với
nguồn tín hiệu và tỉ lệ điện áp đầu ra.
 Hồi tiếp song song điện áp: tín hiệu hồi tiếp đưa vào đầu vào song song
với nguồn tín hiệu ban đầu và tỉ lệ điện áp ra.
 Hồi tiếp nối tiếp dòng điện: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào nối tiếp
nguồn tín hiệu và tỉ lệ dòng điện ra.
 Hồi tiếp song song dòng điện: tín hiệu hồi tiếp đưa về đầu vào song song
nguồn tín hiệu và tỉ lệ dòng điện ra.
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 19 -

(-)
X
h

1. Hồi tiếp âm.
1.1. Các phương trình cơ bản của mang 4 cực có hồi tiếp âm.






Ta có các quan hệ sau:
X
r
= K.X
h
(1)
X
v
= K
n
.X
n
(2)
X
h
= X
v

- X
ht
(3)
X
ht
= K
ht
.X
r
(4)
Từ (1),(2),(3) và (4) =>
Hàm truyền đạt toàn phần:

n
n
r
tp
KK
X
X
K '.

Độ sâu hồi tiếp: g = 1 + K.
Nếu |g| > 1 thì |K’| < |K| => hồi tiếp âm.
Nếu |g| < 1 thì |K’| > |K| => hồi tiếp dương
1.2. Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến các tính chất của bộ khuếch đại.
1.2.1. Ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại .
Ta có: K’ < K
X
v

X
r
X
ht
X
n


K

K
ht
K
n

Sơ đồ khối toàn phần của bộ khuếch đại có hồi tiếp
.

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 20 -


h
U


Iv1
Iv

+
-
K
ht
h
U



Vậy, hệ số khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn khi không có hồi tiếp âm.
1.2.2. Ảnh hưởng đến trở kháng vào.
Hồi tiếp âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch nằm trong vòng hồi tiếp.
Sự thay đổi này chỉ phụ thuộc vào phương pháp mắc mạch hồi tiếp về đầu vào (nối
tiếp hay song song), không phụ thuộc phương pháp lấy tín hiệu ở đầu ra để đưa vào
mạch hồi tiếp.
a. Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm nối tiếp.
Khi không có hồi tiếp (K
ht
.X
r
=0):
=>
rhth
v
h
v
v
v
rr
I

UU
I
U
Z 






'

Khi có hồi tiếp:
=>
 
rhth
v
hth
v
v
v
rrg
I
UKKU
I
U
Z 







.
'.1
'

Nếu r
rht
<< r
h
=> Z’
v
= g.Z
v

b. Trở kháng vào của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm song song
Khi không có hồi tiếp:

rhthv
v
rrZ
Y
111
' 

Khi có hồi tiếp:

rhth
v

hrht
v
v
v
rr
g
U
IIXK
U
I
Z
Y
1
'
'
1
' 







Nếu r
eht
>> r
h
thì Z’
v

= Z
v
/g
hồi tiếp song song
hồi tiếp nối tiêp
r
h
r
rht
r
h

r
rht
U

K
ht
X
r
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 21 -


+
-
Vậy: hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào phần mạch nằm trong vòng
hồi tiếp lên g lần và hồi tiếp âm song song làm giảm trở kháng vào g lần.

1.2.3. Ảnh hưởng đến trở kháng ra.


Sự thay đổi trở kháng ra khi có hồi tiếp không phụ thuộc vào phương pháp lấy tín
hiệu về mà phụ thuộc vào phương pháp nối đầu ra bộ khuếch đại vào mạch hồi tiếp.
a. Trở kháng ra của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm điện áp.
Khi không có hồi tiếp: Zra = rr // rvht ( rr (vì rr<< rvht)
Khi có hồi tiếp:
r
vh
r
hh
rng
r
XK
r
XK
I 


=>
g
r
g
r
KK
r
I
U
Z

rr
hth
r
rng
rh
r





1
1
' , r
r
<< r
vht
.
=>
g
Z
Z
r
r
'
b. Trở kháng ra của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm dòng điện.
Khi không có hồi tiếp: Z
ra
= r
r

+ r
vht
( r
r
, r
r
>> r
vht
)

Khi có hồi tiếp:

rvngrhng
rh
htng
vng
vng
rng
rXKrXKU
KK
XK
XKI





1
.

=> rnghtngr
ng
ra
ra
rgKKr
I
U
Z 


)1('

=> Z’
ra
= g.Z
ra

K
h
X
h

ra
U

U
ra
r
ht
r

R
t
R

r
r
vh
t

hồi tiếp âm điện áp hồi tiếp âm dòng điện
K
ng
X
h

I
ra
Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 22 -


Vậy, hồi tiếp âm điện áp làm giảm trở kháng ra g lần, còn hồi tiếp âm dòng điện
làm tăng trở kháng ra g lần.
1.2.4. Ảnh hưởng đến nhiễu và tạp âm.
Khi có tín hiệu đặt ở đầu vào bộ khuếch đại thì ở đầu ra ngoài tín hiệu được
khuếch đại còn có tín hiệu nhiễu và tạp âm (do mạch sinh ra).

[(X
v
- X
ht
)K
1
+ X
ta
].K
2
= X
r

K
1
K
2
X
v
-K
1
K
2

X
ht
-K
2
X
ta
= X
r

Thay X
ht
=K
ht
.X
r
: K
1
K
2
X
v
+ K
2
X
ta
= X
r
(1+K
1
K

2
K
ht
)
=>
r
ht
ta
ht
v
X
KKK
K
X
KKK
KK
X 



21
2
21
21
11

=>
r
ht
ta

ht
v
X
KK
X
K
X

1


Nhận xét:
Hồi tiếp âm làm giảm tín hiệu Kht lần nhưng làm giảm tạp âm hẳn đi K
1
K
ht
lần.
1.2.5. Ảnh hưởng đến méo phi tuyến và dải động.
X
h
= X
v
- K
ht
X
r
= X
v
- K.K
ht

X
h

=> X
h
=
g
X
KK
X
v
ht
v

 .1

Nhận xét:
 Đại lượng điện giảm g lần nên méo phi tuyến sinh ra do đoạn cong vênh
đầu đặc tuyến vào cũng giảm g lần.
 Khi đại lượng đặt trực tiếp vào bộ khuếch đại giảm g lần thì dải động
tăng g lần.
2. Hồi tiếp dương
Giả sử khối khuếch đại và khối hồi tiếp có
e
Kht
j
ht
ht
KK


.


X
r

X
ta
X
ht

X
V


K
1
K
2

K
ht

X
h

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 23 -

Để mạch tạo ra dao động thì:
1
)(


e
KhtK
j
ht
KK



=>
, 2,1,0,2
1.


nn
KK
KhtK
ht


)2(
)
1
(

(1) là điều kiện cân bằng về biện độ cho biết mạch chỉ dao động khi hệ số
khuếch đại của bộ khuếch đại bù dược tổn hao do mạch hồi tiếp gây ra.
(2) là điều kiện cân bằng về pha cho biết dao động chỉ có thể phát sinh khi tín
hiệu hồi tiếp đồng pha tín hiệu vào.
K : mođun hệ số khuếch đại .























Đồ án kỹ thuật mạch

SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 24 -



Chương V KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT.

1. Chế độ công tác và đỉnh điểm làm việc cho tầng khuếch đại công
suất.
Tuỳ thuộc vào chế độ công tác của Transistor người ta phân biệt thành các
chế độ A, AB, B và C.









1.1. Chế độ A.
Chế độ khuếch đại gần như tuyến tính, góc cắt ( = T/2 =180
0
. Khi tín hiệu vào
hình sin thì dòng tĩnh luôn luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra. Vì vậy, hiệu suất của bộ
khuếch đại chế độ A rất thấp (<50%).
1.2. Chế độ AB.
Góc cắt 90
0

< ( < 180
0
. Ở chế độ này có thể đạt hiệu suất cao hơn chế độ A vì
dòng tĩnh I
C0
lúc này nhỏ hơn dòng tĩnh ở chế độ A. Điểm làm việc nằm trên đặc tuyến
tải gần khu vực tắt của Transistor .
Chãú
âäü B
t
1
t
2
t
2
t
1
ch
ế

đ
ộ

B

chế độ A
t
2
t
1

chế độ C

ch
ế

đ
ộ
A
B

Đồ án kỹ thuật mạch


SVTH: M.Tuấn –V. Quyền – T.Viên Trang - 25 -


+
-
Un
Vcc
Cv
Rn
RL
T1
t

tín hiệu ra

1.3. Chế độ B.
Có góc β = 90

0
. Điểm làm việc tĩnh được xác định tại U
BE
= 0. Chỉ một nữa chu
kỳ âm (hoặc dương) của điện áp được Transistor khuếch đại.
1.4. Chế độ C.
Góc cắt β <90
0
. Hiệu suất chế độ C khá lớn h >78%) nhưng méo rất lớn, nó
thường được dùng trong các bộ khuếch đại tần số cao và dùng với tải cộng hưởng để
có thể lọc ra được hài bậc nhất như mong muốn.
2. Khuếch đại công suất hạng A (Khuếch đại đơn).
Ta có U
cc
=I
C
R
L
+U
CE
.

Ðiểm làm việc tỉnh là trung điểm từ Ucc đến Ucc/R
L
:











2
2
CC
CEQ
L
CC
CQ
U
U
R
U
I



Tín hiệu xoay chiều và một chiều đều chạy qua cùng một mạch nên ta có đường tải
động trùng với đường tải tĩnh.
-Dòng ra có biên độ : giá trị hiệu dụng
L
CC
R
U
I
22
0


tín hiệu vào
tín hiệu ra
t

P
DM

I
CQ
U
CC
t